DE2522876A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE CONTACT WIRE PRESSING FORCE OF CURRENT COLLECTORS OF HIGH-SPEED ELECTRIC LOCATION VEHICLES - Google Patents
METHOD FOR CONTROLLING THE CONTACT WIRE PRESSING FORCE OF CURRENT COLLECTORS OF HIGH-SPEED ELECTRIC LOCATION VEHICLESInfo
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
45 Osnabrück , den 22. Mai 1975 45 Osnabrück , May 22, 1975
Firma August Stemmann OHG .r.000n« ZOZZO /D Company August Stemmann OHG .r. 000 n « ZOZZO / D
4443 Schüttorf i.H.4443 Schüttorf i.H.
Verfahren zur Regelung der Fahrdraht-Anpreßkraft von Stromabnehmern schnellfahrender elektrischerMethod for regulating the contact wire contact pressure of high-speed electrical pantographs
TriebfahrzeugeTraction vehicles
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Fahrdraht-Anpreßkraft von aus einem auf- und abbewegbaren Stromabnehmergestell und einer an dessen oberen Ende beweglich aufgehängten, die Schleifleisten tragenden Wippe bestehenden Stromabnehmern für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge; die Erfindung betrifft ferner auch einen derartigen Stromabnehmer, insbesondere zur Durchführung des Regelverfahrens.The invention relates to a method for regulating the contact wire contact pressure of a pantograph frame that can be moved up and down and one that is movably suspended at its upper end, the rocker carrying the contact strips for existing pantographs for high-speed electric traction vehicles; the invention relates to also such a pantograph, in particular for carrying out the control method.
Ganz allgemein ergeben sich bei Stromabnehmern für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge während der Fahrt zwei verschiedene Ursachen für die Änderungen der Anpreßkraft: nämlich einmal die quasistatischen oder niederfrequenten Anpreßkraftänderungen z. B. durch den Einfluß des Fahrtwindes und sich auswirkende Windströmungen durch den Fahrzeugkopf, durch Dachaufbauten od. dgl., und zum anderen höherfrequente oder dynamische Anpreßkraftänderungen, die sich dadurch ergeben, daß die mit einer gewissen Masse behafteten beweglichen Stromabnehmerteile nicht trägheitslos den allgegenwärtigen Höhendifferenzen des Fahrdrahtes folgen können. Zu den niederfrequenten bzw. quasistatisden Anpreß-In general, there are pantographs for fast moving people electric traction vehicles while driving two different causes for the changes in the contact pressure: namely, one quasi-static or low-frequency changes in contact pressure z. B. by the influence of the airstream and wind currents through the vehicle head, through roof structures or the like, and on the other hand higher-frequency or dynamic changes in contact pressure, which result from the fact that the movable pantograph parts, which are subject to a certain mass, are not inertia be able to follow the omnipresent height differences of the contact wire. The low-frequency or quasi-static contact pressure
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kraftänderungen gehören auch starke Fahrdrahthöhenänderungen, bezogen auf Schienenoberkante, wie sie z. B. bei niedrigen Brücken- oder Tunneldurchfahrten auftreten. Quasistatische und dynamische Anpreßkraftänderungen treten im Betrieb in der Regel gemeinsam auf.Force changes also include strong contact wire height changes, based on the upper edge of the rail, as z. B. occur in low bridges or tunnels. Quasi-static and dynamic changes in contact pressure usually occur together during operation.
Bei den bisher bekannten und üblichen Stromabnehmern werden diese Anpreßkraftänderungen passiv und ungeregelt durch Federkraft ausgeglichen. Dabei erfolgt der Ausgleich der höherfrequenten bzw. dynamischen Anpreßkraftänderungen mit kleiner Amplitude in der Regel durch eine federelastische Wippenaufhängung, der Ausgleich der niederfrequenten bzw. quasistatischen Anpreßkraftänderungen durch eine oder mehrere Hauptauftriebs- bzw. Haupthubfedern an der Stromabnehmerschere oder -halbschere. Bekannte, neuere Konstruktionen dieser Art (vgl. z. B. DT-PS 1 613 928) ermöglichen dabei Fahrgeschwindigkeiten bis etwa 250 km/h. Bei darüber hinausgehenden Fahrgeschwindigkeiten lassen sich auf diese Weise die Höhendifferenzen des Fahrdrahts nicht mehr mit genügend konstanter Anpreßkraft durchfahren; vielmehr kann dann der Stromabnehmer infolge seiner Massenträgheit in Vertikalrichtung zu stark angepreßt werden oder vom Fahrdraht abheben, wodurch es zum Herunterreißen der Fahrleitungen, einem übergroßen SchleifleistenverschMß bzw. zum Verbrennen der Schleifleisten kommen kann.In the case of the previously known and customary pantographs, these Changes in contact pressure passively and unregulated by spring force. The higher-frequency or dynamic contact pressure changes are compensated for with a small amplitude in the Usually through a spring-elastic rocker suspension, the compensation of the low-frequency or quasi-static changes in contact pressure by one or more main lift or main lift springs on the pantograph scissors or half-scissors. Well-known, newer constructions of this type (cf. e.g. DT-PS 1 613 928) allow driving speeds of up to about 250 km / h. In the case of further In this way, travel speeds can no longer be kept constant enough for the height differences of the contact wire Drive through contact pressure; rather, the current collector can then close in the vertical direction due to its inertia strongly pressed or lift off the contact wire, which leads to the tearing down of the contact lines, an oversized contact strip or the contact strips can burn.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sieht ein in jüngerer Zeit bekannt gewordener Vorschlag einen zweistufigen Scherenstromab-To overcome these difficulties, a proposal that has recently become known provides for a two-stage shear current outlet.
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nehmer, bestehend aus einer Hauptschere und einem auf diese aufgesetzten, massearmen Miniaturstromabnehmer, vor, wobei der Miniaturstromabnehmer als aktives, der Dynamik des Fahrdrahts quasi trägheitslos folgendes Element konstanter Anpreßkraft ausgebildet ist, das auf der angehobenen und in der angehobenen Stellung verrasteten Hauptschere eine feste Abstützung findet (DT-OS 2 I65 813). Der aufgesetzte Miniaturstromabnehmer wird dabei über einen hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Stellzylinder angehoben oder abgesenkt, und zwar über einen Arbeitsbereich von etwa - 20 cm. Die Regelung der Anpreßkraft des MiniaturStromabnehmers durch den Stellzylinder erfolgt mittels eines Regelkreises dem die von einem Meßfühler abgenommenen Istwerte eingegeben werden und der nach einem Istwert/Sollwert-Vergleich ein Steuerventil für die Beaufschlagung des Stellzylinders betätigt.receiver, consisting of a main scissor and one on top of it, low-mass miniature pantograph, with the miniature pantograph as active, the dynamics of the contact wire The following element of constant contact pressure is formed virtually without inertia, which element is in the raised position and in the raised position locked main scissors finds a firm support (DT-OS 2 I65 813). The attached miniature pantograph is operated by a hydraulically or pneumatically actuated cylinder raised or lowered, over a work area of approximately - 20 cm. The regulation of the contact pressure of the miniature pantograph through the adjusting cylinder takes place by means of a control circuit to which the actual values obtained from a measuring sensor are entered and which, after an actual value / setpoint comparison, actuates a control valve to act on the actuating cylinder.
Da bei diesem bekannten, zweistufigen Scherenstromabnehmer eine aktive Regelung der Anpreßkraft nur in bezug auf den auf die Hauptschere aufgesetzten, massearmen Miniaturstromabnehmer erfolgt, die Hauptschere dagegen in ihrer ausgefahrenen Betriebsstellung fest verrastet bleibt, ist der Arbeitsbereich auf relativ kleine Höhenunterschiede in der Pahrdrahtverlegung begrenzt. Bei dem vorgesehenen und angesichts der sonst sich erheblich vergrößernden Auslegung der bewegten Teile und des vergrößerten Stellaufwandes auch nicht nennenswert vergrößerbaren Arbeitsbereici von - 20 cm für den Miniaturstromabnehmer setzt diese Ausführung eines Stromabnehmers eine Verlegung des Pahrdrahts in der Nennhöhe mit einer Toleranz von - 20 cm voraus. Derartige Verhältnisse sind aber in der Praxis nicht gegeben und bei Neubaustrecken nurSince in this known, two-stage pantograph an active control of the contact pressure only in relation to the Main scissor attached, low-mass miniature pantograph takes place, the main scissors, however, remains firmly locked in their extended operating position, the work area is relative small differences in height in the Pahrwires installation limited. In the case of the envisaged and given the otherwise considerable enlarging design of the moving parts and the increased adjustment effort also not noticeably enlargeable work areas From - 20 cm for the miniature pantograph, this version of a pantograph requires the parallel wire to be laid at the nominal height with a tolerance of - 20 cm ahead. Such conditions do not exist in practice and only on new lines
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mit größtem Kostenaufwand erreichbar, vor allem an den nicht vermeidbaren Brücken- und/oder Tunnelunterführungen.attainable at great expense, especially at the not avoidable bridge and / or tunnel underpasses.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Regelung der Fahrdraht-Anpreßkraft von Stromabnehmern und auch einen entsprechenden Stromabnehmer selbst zu schaffen, mit dem sich die Anpreßkraft auch bei hohen Geschwindigkeiten in einem Bereich von weit über 250 km/h zwecks optimalen Stromübergangs und geringstmöglichen Abriebs der Schleifleisten annähernd konstant halten läßt und mit dem auch starke Höhendifferenzen im Fahrdraht mit hoher Regelgeschwindigkeit aktiv ausgeglichen werden.The invention has the task of providing a method for regulating the contact wire contact pressure of pantographs and also to create a corresponding pantograph itself, with which the contact pressure even at high speeds in one Range of well over 250 km / h for optimal current transfer and the lowest possible abrasion of the contact strips can be kept almost constant and with the also large differences in height are actively compensated in the contact wire at high control speed.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das Verfahren gemäß der Erfindung vor, daß sowohl die höherfrequenten (dynamischen) wie auch die niederfrequenten (quasistatischen) Änderungen der Anpreßkraft gemeinsam ausgeregelt werden, wobei die Istwerte der Anpreßkraft bei Durchführung eines Sollwert-Vergleichs in höherfrequente und niederfrequente Werte aufgespalten und zur einzelnen oder gemeinsamen Auslösung zweier verschiedener Stellfunktionen benutzt werden.To solve this problem, the method according to the invention provides that both the higher-frequency (dynamic) as well as the low-frequency (quasi-static) changes in the contact force are regulated together, with the actual values of the contact force when carrying out a setpoint comparison, split into higher-frequency and lower-frequency values and for individual or common values Triggering two different control functions can be used.
Vorzugsweise wird in weiterer Ausführung des Verfahrens der Sollwert der Anpreßkraft in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit eingestellt und mit höherer Fahrgeschwindigkeit leicht ansteigend gewählt. Weiter sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß bei überschreiten eines oberen bzw. unteren Schwellwerts in der Amplitude durch das Istwertsignal die Zuschaltung der zweitenPreferably, in a further embodiment of the method, the desired value of the contact force is dependent on the driving speed set and selected to increase slightly with higher driving speed. The method according to the invention also provides that at If the amplitude of an upper or lower threshold value is exceeded by the actual value signal, the activation of the second
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Stellfunktion ausgelöst wird.Control function is triggered.
Der weiter nach der Erfindung vorgesehene Stromabnehmer, insbesondere zur Durchführung des Regelverfahrens, zeichnet sich dadurch aus, daß sowohl der Wippe wie auch den: Stromabnehmergestell jeweils Stellzylinder zugeordnet sind, deren Steuerventile von einer gemeinsamen Regeleinheit jeweils für sich oder gemeinsam betätigbar sind.The pantograph further provided according to the invention, in particular to carry out the control process, is characterized in that both the rocker and the: pantograph frame each actuating cylinder is assigned, the control valves of which are controlled by a common control unit either individually or jointly are operable.
Nach einem weiteren Merkmal sind bei dem erfindungsgemäßen Stromabnehmer der oder die Stellzylinder für die Wippe wie auch der oder die Stellzylinder für das Stromabnehmergestell mit auf Nennkraft ausgelegten Federn in Reihe geschaltet.According to a further feature are in the pantograph according to the invention the adjusting cylinder or cylinders for the rocker as well as the adjusting cylinder or cylinders for the pantograph frame with Springs designed for nominal force connected in series.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers sind der oder die Stellzylinder für die Wippe jeweils mittels seitlicher Arme unter Zwischenschaltung von Torsions elementen an den unteren Enden zweier in sich starrer, außerhalb des Scheitelpunktes des Stromabnehmergestells angelenkter und mit ihren verlängerten Achsen oberhalb des Fahrdrahtes sich schneidender Lenker aufgehängt, wobei jeweils eine aus dem Stellzylinder nach oben herausgeführte Kolbenstange einen Federtopf trägt bzw. ausbildet, in dem die Wippe mit einem Führungsglied federelastisch gehaltert ist. Zweckmäßig ist die Wippe mit ihren Führungsgliedern über Gummi-Federelemente verbunden und in diese elastische Verbindung ist ein Zug-ZDruckkraft-Meßfühler od. dgl. als Istwert-Geber für die Regeleinheit eingeschaltet.In an advantageous further embodiment of the current collector according to the invention, the actuating cylinder or cylinders are in each case for the rocker by means of lateral arms with the interposition of torsion elements at the lower ends of two inherently more rigid, outside of the vertex of the pantograph frame articulated and intersecting with their extended axes above the contact wire The handlebars are suspended, with a piston rod extending upwards from the actuating cylinder carrying or holding a spring cup. forms in which the rocker is held resiliently with a guide member. The rocker with its guide members is useful Connected via rubber spring elements and in this elastic connection is a tensile / compressive force measuring sensor or the like as an actual value transmitter switched on for the control unit.
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Insgesamt schafft die Erfindung einen Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer, bei dem durch die Ausregelung der dynamischen bzw. höherfrequenten Anpreßkraftänderungen an der Wippe und der niederfrequenten bzw. quasistatischen Anpreßkraftänderungen am Stromabnehmergestell ein großer aktiv geregelter Arbeitsbereich von etwa - 1,50 m und mehr erreichbar ist. Damit können auch die quasistatischen Anpreßkraftänderungen durch niedrige Tunnel- oder Brückenunterführungen ausgeregelt werden. Durch die vorgesehene Reihenschaltung der Stellzylinder mit den Andruckfedern sowohl für das Stromabnehmergestell wie auch für die Wippe behält der Stromabnehmer auch bei durch Druckabfall oder anderweitig bedingten Ausfall der Stellzylinder seine volle Funktionsfähigkeit; es kann dann nur nicht mehr mit der vollen Geschwindigkeit gefahren werden, sondern es ist eine Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit auf etwa 200 km/h erforderlichOverall, the invention creates a high-speed pantograph, in which by regulating the dynamic or higher-frequency pressure changes on the rocker and the lower-frequency ones or quasi-static contact pressure changes on the pantograph frame, a large actively controlled working range of about - 1.50 m and more can be reached. This means that the quasi-static Changes in contact pressure are compensated for by low tunnel or bridge underpasses. By the intended The series connection of the actuating cylinders with the pressure springs for the pantograph frame as well as for the rocker is retained Pantograph is fully functional even if the actuating cylinder fails due to a drop in pressure or otherwise; It is only then no longer possible to drive at full speed, but rather a reduction in driving speed required at about 200 km / h
V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung näher veranschaulicht sind. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung: Further features and advantages of the invention emerge from the claims and the description in conjunction with the drawing, in the exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in more detail. It shows in a schematic representation:
Fig. 1 die Seitenansicht eines Doppelscheren-Stromabnehmers gemäß der Erfindung sowie den Schaltplan der zugehörigen Regelung,Fig. 1 is a side view of a double scissor pantograph according to the invention and the circuit diagram of the associated Regulation,
Fig. 2 die Vorderansicht des Stromabnehmers gemäß Fig. 1, Fig. 3 die Seitenansicht eines Halbscheren-Stromabnehmers gemäß der Erfindung.FIG. 2 shows the front view of the pantograph according to FIG. 1, FIG. 3 shows the side view of a half-scissor pantograph according to the invention.
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Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Stromabnehmer gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem Stromabnehmergestell 2 und einer an dessen oberem Ende beweglich aufgehangen Wippe 4, die mit den von ihr getragenen Schleifleisten 5 und 6 zur Anlage gegen einen Fahrdraht 7 kommt. Das Stromabnehmergestell 2 ist im dargestellten Beispiel doppelscherenförmig ausgebildet mit einer Oberschere aus beidseitig je zwei Scheren-armen 8 und 9 und einer Unterschere aus beidseitig je zwei Scherenarmen 10 und 11. Die unteren Scheren-arme 10 und 11 sind jeweils in Lagerpunkten 12 und 13 an e nem auf dem Dach eines elektrischen Triebfahrzeuge angebrachten Grundrahmen Ik schwenkbar gelagert. Eine untere Lenkerstange greift einen den Scherenarmen 10 entgegengerichteten Lenkerarm 10' unterhalb des Lagerpunktes 12 und einen den Scherenarmen parallelen Lenkerarm oberhalb des Lagerpunktes 13 an, so daß die Scherenarme 10 und 11 in ihren Schwenkbewegungen gegensinnig verko pelt sind und eine Bewegung des ganzen Stromabnehmergestells 2 etwa senkrecht auf den Fahrdraht 7 zu erzwingen. Für eine Auf- und Abbewegung des Stromabnehmergestells 2 ist ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbarer Stellzylinder 16 vorgesehen, dessen Kolbenstange 17 an einem mit beiden Scherenarmen 11 verbundenen und mittelparallel angeordneten Lenkarm angelenkt ist und der zweckmäßig mit einer auf Nennkraft eingestellten Haupthubfeder 18, die sich zwischen dem Hydraulikzylinder 16 und einem den Scherenarmen 10 mittelparallel zugeordneten Lenkhebel II1 erstreckt, in Reihe geschaltet ist. Eine solche Anordnung bewirkt eine bleibende Funktionsfähigkeit für verringerte Fahrgeschwindigkeiten auch dann, wenn wegen Abfalls des HydraulikdruckesA pantograph as a whole designated 1 according to FIGS. 1 and 2 consists of a pantograph frame 2 and a rocker 4 which is movably suspended at its upper end and which comes to rest against a contact wire 7 with the contact strips 5 and 6 carried by it. In the example shown, the pantograph frame 2 is designed in the form of double scissors with an upper scissor consisting of two scissor arms 8 and 9 on both sides and a lower scissor consisting of two scissor arms 10 and 11 on both sides E nem mounted on the roof of an electric motor vehicle base frame Ik pivoted. A lower handlebar engages a scissor arms 10 opposite control arm 10 'below the bearing point 12 and a parallel arm above the bearing point 13, so that the scissor arms 10 and 11 are in opposite directions verko pelt in their pivoting movements and a movement of the entire pantograph frame 2 about to force perpendicular to the contact wire 7. For an up and down movement of the pantograph frame 2, a hydraulically or pneumatically actuated actuating cylinder 16 is provided, the piston rod 17 of which is articulated to a steering arm connected to the two scissor arms 11 and arranged centrally parallel and which is expediently equipped with a main lifting spring 18 which is set to nominal force and which is located between the Hydraulic cylinder 16 and a steering lever II 1 assigned to the scissor arms 10 in a central parallel manner, is connected in series. Such an arrangement causes permanent functionality for reduced driving speeds even if due to a drop in hydraulic pressure
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oder aus sonstigem Grund der Stellzylinder 16 ausfällt. In diesem Fall hält die Feder 18 die Sch-erenarme 10 und 11 nahezu mit ihrer Nennkraft zusammen.or the actuating cylinder 16 fails for any other reason. In this In this case, the spring 18 holds the scissor arms 10 and 11 together almost with their nominal force.
Am oberen Ende des Stromabnehmergestells 2 Ist die Wippe 4 beidseitig von einem stangenförmigen Führungsglied 19 getragen, das jeweils in Führungen 20, 20· eines Federfcopfes 21 längsverschiebbar gelagert ist. Das Führungsglied 19 stützt sich mit einem Bund 19' od. dgl. gegen eine auf Nennlast ausgelegte Druckfeder 22 ab, deren anderes End? gegen den Boden des Federtopfes 21 anliegt. Am unteren E.nde des Federtopfes 21 ist eine Kolbenstange angebracht oder ausgebildet, die mit einem Kolben 23 In einen Stellzylinder 24 eingesetzt ist. Der ebenfalls hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbare Stellzylinder 24 ist mit seitlich abstehenden, starren Armen 25 unter Zwischenschaltung von Torsionselementen an den unteren Enden zweier Lenker 26 und 27 aufgehängt. Die Lenker 26,27 sind in sich starr und mit ihren oberen Enden an den Oberscherenarmen 8 bzw. 9 außerhalb des Scheitelpunktes des Stromabnehmergestells 2 angelenkt, wobei sie stets eine solche Lage einnehmen, daß sie sich mit ihren verlängerten Längsachsen oberhalb des Fahrdrahts schneiden. Eine solche Aufhängung ist im Prinzip bekannt (vgl. DT-PS 1 613 928). In ebenfalls an sich bekannter Weise erfolgt die Verbindung der Wippe 4 mit dem oberen Ende des Führungsgliedes 19 unter Zwischenschaltung von Ausgleichselementen, z. B. von Gummi-Federelementen. Dabei ist in diese Verbindung am oberen Ende des Führungsgliedes ein Zug-/ Druckkraft-Meßfühler 28 od. dgl. als Istwert-Geber eingeschaltet,At the upper end of the pantograph frame 2, the rocker 4 is on both sides carried by a rod-shaped guide member 19 which can be moved longitudinally in guides 20, 20 of a spring head 21 is stored. The guide member 19 is supported with a collar 19 'or the like against a compression spring designed for nominal load 22 from whose other end? rests against the bottom of the spring cup 21. At the lower E. Ende of the spring cup 21, a piston rod is attached or formed with a piston 23 in a Actuating cylinder 24 is used. Which is also hydraulic or pneumatically actuated adjusting cylinder 24 has laterally protruding, rigid arms 25 with the interposition of torsion elements suspended at the lower ends of two links 26 and 27. The links 26,27 are inherently rigid and with their upper ends hinged to the upper scissor arms 8 and 9 outside the apex of the pantograph frame 2, and they always have a assume such a position that they intersect with their elongated longitudinal axes above the contact wire. Such a suspension is known in principle (cf. DT-PS 1 613 928). In a manner also known per se, the rocker 4 is connected to the upper end of the guide member 19 with the interposition of compensating elements such. B. of rubber spring elements. It is in this connection at the upper end of the guide member a tensile / compressive force measuring sensor 28 or the like switched on as an actual value transmitter,
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der über eine Leitung 28' mit einer Regeleinheit 29 in Verbindung steht.which is connected to a control unit 29 via a line 28 ' stands.
Die Steifigkeit des Stromabnehmergestells 2 gegen Querkräfte ist dadurch gegeben, daß zunächst die beidsextigen Sch-orenarme 10 durch eine die Lagerpunkte 12 ausbildende Achse 12', die auch die Lenkarme 10· und 11' trägt, miteinander verbunden sind. Desgleichen sind die beidseitigen Lenkerarme 11 durch eine die Lagerpunkte 13 ausbildende und die Lenkarme zur Halterung der Kolbenstange 17 bzw. der Koppelstange 15 tragende Achse miteinander U-förmig verbunden. Ganz ähnlich sind die Scherenarme 8 durch eine Achse 45 miteinander verbunden, die beidseitig über die Scherenarme 8 zur Aufhängung der Lenker 26 hinaussteht, und gegen Parallelogramm Bewegungen durch eine Diagonalstrebe 47 versteift. Die Verbindung der Scherenarme 9 ist ganz entsprechend, so daß die Schwerenarme paarweise eine gemeinsame Gelenkbewegung um ihre Verbindung in den Scheitelpunkten 46 ausführen. Während so die Schere mit den Scherenarmen 8,9,10 und 11 nur eine Scherenbewegung ausführen kann, sind die einzeln aufgehängten Führungsglieder 19 nicht miteinander mechanisch verkoppelt.The rigidity of the pantograph frame 2 against transverse forces is given by the fact that the two-sixteenth shear arms 10 are connected to one another by an axle 12 'which forms the bearing points 12 and which also carries the steering arms 10 · and 11'. Likewise the two-sided link arms 11 are formed by a bearing points 13 and the steering arms for holding the piston rod 17 or the coupling rod 15 supporting axis with each other in a U-shape tied together. The scissor arms 8 are very similar by an axis 45 connected to each other, which protrudes on both sides over the scissor arms 8 for the suspension of the link 26, and against parallelogram movements stiffened by a diagonal strut 47. The connection the scissor arms 9 is entirely corresponding, so that the gravity arms in pairs have a common joint movement to their connection in run the vertices 46. While the scissors with the scissor arms 8, 9, 10 and 11 only perform one scissor movement can, the individually suspended guide members 19 are not mechanically coupled to one another.
Die Funktionsweise ist wie folgt: Mit den Meßfühlern 28 werden laufend die Istwerte der Anpreßkraft zwischen der Wippe 4 und dem Fahrdraht 7 abgenommen und als Signalimpulse über die Leitung 28» der Regeleinheit 29 zugeführt. Die Regeleinheit 29 überlagert die Signalimpulse und bildet zunächst die Regelabweichung durch einen Vergleich der zugeführten Istwerte mit einem vorgegebenenThe mode of operation is as follows: With the measuring sensors 28, the actual values of the contact pressure between the rocker 4 and removed from the contact wire 7 and fed to the control unit 29 as signal pulses via the line 28 ». The control unit 29 is superimposed the signal pulses and initially forms the system deviation by comparing the actual values supplied with a predefined one
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Sollwert der Anpreßkraft. Der Anpreßkraft-Sollwert stellt dabei vorzugsweise keinen der Regeleinheit fest eingeprägten Wert dar, sondern wird vielmehr in Abhängigkeit von der FahrgeschwindigkeitTarget value of the contact force. The contact pressure setpoint represents preferably does not represent a value permanently impressed on the control unit, but rather is dependent on the driving speed
in der Waise verändert, daß er sich mit zunehmender Fahrgeschwinleicht changes in the orphan so that it increases with increasing speed
digkeit/erhöht. Weiterhin spaltet die RegeMnheit 29 die Signale für die Regelabweichung in hochfrequente und niederfrequente Signale auf. In der Zeichnung sind als Beispiel in die Blockdarstellung der RegeMnheit 29 die hochfrequenten Regelabweichur.gssignale als Kurvenzug 30 und die niederfrequenten Regelabweichungssignale als Linienzug 31 dargestellt. Dabei kann der Linienzug 31 z. B. durch Bildung eines gemittelten Viertes aus dem Verlauf des Kurvenzuges 30 gex-ronnen werden. Die höherfrequenten Signale werden über eine Leitung 32 an ein Steuerventil 33 gegeben, das über Zuleitungen 34 die doppelt wirkenden Stellzylindei 24 der Wippe 4 druckerhöhend oder druckerniedrigend aussteuert. Der dem Linienzug 31 entsprechende niederfrequente Anteil der Regelabweichung wird über eine Leitung 35 an ein Steuerventil 36 weitergegeben, das über eine Zuleitung 37 die Stellkraft des Stellzylinders l6 des Stromabnehmergestells 2 aussteuert, der sich dementsprechend gegenüber der Kolbenstange 17 bewegt.age / increased. Furthermore, the rain unit 29 splits the signals for the control deviation into high-frequency and low-frequency signals. The drawing shows the block diagram as an example of the rain unit 29, the high-frequency control deviation signals as a curve 30 and the low-frequency control deviation signals shown as line 31. The line can 31 z. B. by forming an averaged fourth from the Course of the curve 30 gex-ronnen. The higher frequency ones Signals are given via a line 32 to a control valve 33 which, via feed lines 34, controls the double-acting actuating cylinders 24 of the rocker 4 increases or decreases pressure. The corresponding to the line train 31 low-frequency portion of the Control deviation is passed on via a line 35 to a control valve 36, which controls the actuating force via a supply line 37 of the actuating cylinder l6 of the pantograph frame 2, which accordingly moves with respect to the piston rod 17.
Im dargestellten Beispiel erfolgt die Druckbeaufschlagung der Stellzylinder 24 und l6 hydraulisch, und demgemäß wird von den Steuerventilen 33 und 36 ein von einer Hydraulikeinheit gelieferter Druck ausgesteuert. Die Versorgung der Hydraulikventile 33 und 36 erfolgt über jeweils eine Zuleitung 38 hzw. 39, die über eine weitere Leitung 40 von einer Pumpe 4l versorgt wird,In the example shown, the actuating cylinders 24 and 16 are pressurized hydraulically, and accordingly the Control valves 33 and 36 are supplied by a hydraulic unit Pressure controlled. The hydraulic valves 33 and 36 are supplied via a feed line 38 hzw. 39, the is supplied via a further line 40 from a pump 4l,
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wobei weiterhin ein Druckspeicher ]\2 zur Glättung des zeitlichen Versorgungs-Druckwertes an die Leitung ^O angeschlossen ist. Die Pumpe *H wird vorzugsweise durch einen Elektromotor angetrieben. Die ganze Hydraulikeinheit kann im Bereich des Stromabnehmers angeordnet sein; steht jedoch in dem Triebfahrzeug eine geeignete Hydraulikversorgung zur Verfügung, dann kann dieser - unter Fortfall der Pumpe Hl und ggf. auch des Druckspeichers 42- der hydraulische Druck entnommen werden.Furthermore, a pressure accumulator ] \ 2 is connected to line ^ O for smoothing the supply pressure value over time. The pump * H is preferably driven by an electric motor. The entire hydraulic unit can be arranged in the area of the pantograph; however, if a suitable hydraulic supply is available in the motor vehicle, then the hydraulic pressure can be taken from this - with the elimination of the pump H1 and possibly also the pressure accumulator 42.
Die von der Regeleinheit 29 an die Steuerventile 33 und 36 gehobenen Signale bewirken einerseits eine Verstellung des Stromabnehmergestells 2 in Anpassung niederfrequenter bzw. quasistatischer Änderungen der Anpreßkraft und eine Verstellung der Wippe '■ gegenüber dem Stromabnehmergestell 2 in Anpassung an höherfreqente bzw. dynamische Änderungen der Anpreßkraft. Da die Wippe sehr massearm ist, lassen sich hohe Regelgeschwindigkeiten erzielen. Demgegenüber kann wegen der geringeren Anforderungen an die Regelgeschwindigkeit das Stromabnehmergestell 2 hinreicher stabil ausgelegt und mit einem großen Hub ausgestattet werden, so daß der Stromabnehmer auch dann verwendbar ist, wenn die Höhe des Fahrdrahts in weiten Grenzen schwankt. Sollte der Wert der Anpreßkraft eine so starke und schnelle Änderung erfahren, daß das Stellvermögen an der Wippe 4 überschritten wird, so tritt sofort mit der Anpreßkraftkorrektur an der Wippe auch die Anpreßkraftkorrektur am Stromabnehmergestell 2 in Aktion. Die Regeleinheit 29 ist dazu so ausgelegt, daß sie dann, wenn das Istwert-Signal einen oberen bzw. unteren Schwellwert in derThe signals raised by the control unit 29 to the control valves 33 and 36 cause, on the one hand, an adjustment of the pantograph frame 2 in adaptation of low-frequency or quasi-static changes in the contact pressure and an adjustment of the rocker '■ compared to the pantograph frame 2 in adaptation to higher frequency or dynamic changes in the contact pressure. There the seesaw is very low in mass, high control speeds can be achieved. In contrast, because of the lower requirements the pantograph frame 2 is designed to be sufficiently stable for the control speed and equipped with a large stroke, so that the pantograph can also be used when the height of the contact wire fluctuates within wide limits. Should the value of the Contact pressure experience such a strong and rapid change that the actuating capacity on rocker 4 is exceeded, so occurs Immediately with the contact pressure correction on the rocker also the contact pressure correction on pantograph frame 2 in action. The control unit 29 is designed so that when that Actual value signal an upper or lower threshold value in the
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Amplitude überschreitet, dieses Regelverhalten auslöst, indem zusätzlich ein Verstellsignal auf die Leitung 35 gegeben wird, so daß das Stromabnehrnergestell 2 zu der benötigten Ausgleichsbewegung beiträgt. Amplitude exceeds, this control behavior triggers by additionally sending an adjustment signal on line 35, so that the pantograph frame 2 contributes to the required compensating movement.
Abweichend von den vorbeschriebenen Regelverfahren können die beiden Seiten der Wippe 4 auch eine getrennte Andruckregelung erhalten, wobei die Signale der beiden Meßfühler 28 zwei getrennten Regeleinheiten 29 zugeführt v/erden, die die hochfrequenten Signale gesondert auf die zugehörigen Stellzylinder 2*» aufschalten, wobei wieder in jeweils einem Hydraulikventil eine elektrisch-hydraulische Signalumformung erfolgt, überlagert werden in diesem Fall lediglich die niederfrequenten Signale an einem geeigneten Punkt des Signalweges von den Regeleinheiten 29 bis zum Stellzylinder 16.Deviating from the above-described standard procedure, the both sides of the rocker 4 also receive a separate pressure control, the signals from the two sensors 28 being two separate ones Control units 29 are supplied / earthed, which switch the high-frequency signals separately to the associated actuating cylinder 2 * », an electric-hydraulic signal conversion taking place again in each hydraulic valve, being superimposed in this case only the low-frequency signals at a suitable point in the signal path from the control units 29 to 13 to the adjusting cylinder 16.
Bei Ausfall der Regelung oder der Hydraulik bleibt der Stromabnehmer für niedrigere Geschwindigkeiten bis ca. 200 km/h betriebsfähig, da die mit den Stellzylindern 16 und 24 in Reihe geschalteten Federn l8 und 22 immer noch die Anpressung und den passiven Anpreßkraftausgleich aufrechterhalten.If the control or the hydraulics fail, the pantograph remains Operable for lower speeds up to approx. 200 km / h, as the actuators 16 and 24 are connected in series Springs l8 and 22 still maintain the contact pressure and the passive contact pressure compensation.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers in Gestalt eines insgesamt mit 48 bezeichneten Einholen-Halbscherenstromabnehmers ist in Fig. 3 schematisch wiedergegeben, Dessen Wippe 4 und deren Aufhängung über Führungsglieder 19, Federköpfe 21, Stellzylinder 24, Arme 25 und Lenker 26 und 27Another embodiment of a pantograph according to the invention in the form of a retrieving half-scissor pantograph, designated as a whole with 48 is shown schematically in Fig. 3, whose rocker 4 and its suspension via guide members 19, Spring heads 21, actuating cylinders 24, arms 25 and links 26 and 27
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beidseitig des mit 49 bezeichneten Stromabnehirergestells sei ganz entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungform gestaltet. Das Stromabnehmergestell 49 v/eist zvjei in der Zeichnung hintereinanaerliegende Oberscherenarme 50, die nach unten wie die Schrägseiten eines symmetrischen Trapezes zusammenlaufen, und zumindest eine zur Ebene der Oberscherenarme 50 etwa parallele Lenkerstar.ge 51 auf. Die Oberscherenarme 50 sind durch eine Querachse 52, die die kurze Parallelseite der Trapezform bildet, miteinander und mit einem Lenkarm 53 starr verbunden. Die Querachse 52 lagert drehbar auf dem oberen Ende eines Hauptarms 5*1* an do.rr. auch die Lenkerstange 51 gelagert ist. Durch eine oberseitige Verbindung zwischen Oberscherenarmen 50 und der Lenkerstange 51 mit einer Koppelon both sides of the pantograph frame designated by 49 is designed entirely in accordance with the embodiment described above. The pantograph frame 49 is zvjei in the drawing rear-mounted upper scissor arms 50, which converge downward like the sloping sides of a symmetrical trapezoid, and at least one link star 51 which is approximately parallel to the plane of the upper scissor arms 50. The upper scissor arms 50 are rigidly connected to one another and to a steering arm 53 by a transverse axis 52 which forms the short parallel side of the trapezoidal shape. The transverse axis 52 is rotatably supported on the upper end of a main arm 5 * 1 * at do.rr. the handlebar 51 is also mounted. By means of a connection at the top between the upper scissor arms 50 and the handlebar 51 with a coupling
55 sind diese in der Seitenansicht nach Art eines Gelenkvierecks bewegbar. Die Lage der Oberscherenarme 50 gegenüber dem Hauptarm 54 ist durch einen endseitig am Lenkarm 53 angreifenden Vorlenker55 these are movable in the side view in the manner of a four-bar linkage. The position of the upper scissor arms 50 relative to the main arm 54 is through a front link engaging the steering arm 53 at the end
56 bestimmt, der wie der Hauptarm 54 am unteren Ende an einem Grundrahmen 57 schwenkbar gelagert ist und zusammen mit dem Hauptarm 54 und dem Lenkarm 53 ein Gelenkviereck bildet. An einem über die Lagerung am Grundrahmen 57 hinausstehenden Hebelteil 58 greift unter Zwischenschaltung einer Feder 59 ein Stellzylinder an, der sich bei 61 am Grundrahmen 57 abstützt.56 determines the like the main arm 54 at the lower end of a Base frame 57 is pivotably mounted and together with the main arm 54 and the steering arm 53 forms a four-bar linkage. On one Lever part 58 protruding beyond the mounting on the base frame 57 an actuating cylinder engages with the interposition of a spring 59, which is supported at 61 on the base frame 57.
Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich durch sinngemäße übertragung der Funktionen der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2. Zur Andruckregelung steuert der Stellzylinder 60 die niederfrequenten Andruckabweichungen aus und verschwenkt über die für einen AusfallThe mode of operation of the arrangement results from analogous transfer the functions of the arrangement according to FIGS. 1 and 2. To regulate the pressure, the actuating cylinder 60 controls the low-frequency Pressure deviations from and pivoted about for a failure
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der Hydraulik vorgesehene Feder 59 den Hauptarm 5;4, wodurch das Stromabnehmergestell aus- oder eingefahren wird. Zur schneller Ausregelung erhalten die Stellzylinder 2li die höherfrequenten Signale, auf die hin die trägheitsarme Wippe *i in äußerst kurzer Zeit wieder einen vorgebbaren Andruck-Sollwert einhält.the hydraulic spring 59, the main arm 5 ; 4, whereby the pantograph frame is extended or retracted. For faster regulation, the actuating cylinders 2 l i receive the higher-frequency signals, in response to which the low-inertia rocker * i again adheres to a prescribable pressure target value in an extremely short time.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |